第3讲 电磁振荡与电磁波 实验:利用传感器制作简单的自动控制装置 【学习目标】 1.理解电磁振荡的产生原理及LC电路的周期性变化规律,掌握电磁波的产生、传播特性及其与现代通信的关系。 2.能分析传感器信号转换与控制电路的逻辑关系,设计简单的自动控制装置(如光控、温控开关),培养动手实践能力。 3.认识电磁波与自动控制技术在智能家居、物联网中的应用,培养创新意识与科技服务生活的理念。 [footnoteRef:0] [0: 1.如图甲所示为LC振荡电路,从t=0时刻开始,回路中的电流随时间的变化规律如图乙所示,规定电流沿顺时针方向为正方向。下列说法正确的是( ) A.0~t1时间内,两极板间的电压逐渐增大 B.t2时刻,LC振荡电路的电场能最小 C.t2~t3时间内,上极板的正电荷逐渐减少 D.t3~t4时间内,电容器正在充电,且下极板带负电 2.关于电磁波的应用,下列说法不正确的是( ) A.电磁炉是利用电磁波来工作的 B.微波炉是利用电磁波的能量来快速加热食物的 C.雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的 D.夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的] 考点一 电磁振荡 1.各物理量变化情况(电容器电荷量最大时开始计时) 时刻 (时间) 0~ ~T 工作 过程 放电 过程 充电 过程 放电 过程 充电 过程 电荷 量q 变小 变大 变小 变大 电压u 变小 变大 变小 变大 电场 强度E 变小 变大 变小 变大 电流i 变大 变小 变大 变小 磁感应 强度B 变大 变小 变大 变小 能量 转化 E电→E磁 E磁→E电 E电→E磁 E磁→E电 2.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像 [例1] 【对电磁振荡的理解】 (2025·江苏卷,5)如图所示,将开关S由a拨到b,使电容器C与线圈L构成回路。以电容器C开始放电取作0时刻,能正确反映电路中电流i随时间t变化关系的图像是( ) A B C D [例2] 【周期公式的应用】 (2025·辽宁大连模拟)线圈L和电容器C组成的振荡电路如图所示,线圈L的自感系数为50 μH,电容器C的电容为2 μF,电源电动势为3 V,内阻忽略不计。先将开关S接到1,电容器充电完成后,将开关迅速转接到2,并开始计时,则电感线圈L中磁感应强度第一次达到最大且方向向上的时刻为( ) A.×10-5 s B.×10-5 s C.×10-5 s D.×10-5 s 考点二 电磁场和电磁波 电磁波谱 1.麦克斯韦电磁场理论 2.电磁波与机械波的比较 项目 电磁波 机械波 产生 由周期性变化的 电场、磁场产生 由质点(波源)的振动产生 波的 特点 横波 纵波或横波 波速 由介质和电磁波频率共同决定,在真空中等于光速c=3.0×108 m/s 由介质决定(如声波波速在空气中一般为340 m/s) 传播 是否 需要 介质 不需要介质 (在真空中 仍可传播) 必须有介质 (真空中不能 传播) 能量 传播 电磁能 机械能 3.电磁波谱的分析及应用 电磁波 类型 核心特性 主要应用场景 无线 电波 波长最长,衍射能力强,能量最低,传播距离远 广播通信,雷达导航,卫星通信,物联网数据传输 红外线 热效应显著,能穿透云雾或部分遮挡物,不可见 红外测温,遥感探测,红外成像,家电遥控,红外加热 可见光 人眼可直接感知,能发生折射、反射、色散 日常照明,显示设备(屏幕、投影),光学成像 紫外线 能量较高,能激发荧光,具有杀菌作用,可电离少量物质 消毒灭菌(医疗、食品),荧光检测,光刻技术,紫外线成像 X射线 穿透能力强,电离作用明显,能量高 医学成像(X光检查),工业无损探伤,安检扫描,材料分析 γ射线 波长最短,能量最高,穿透性极强,电离能力强 医疗放疗(肿瘤治疗),核物理研究,工业深度探伤 [例3] 【麦克斯韦电磁场理论】 (2025·北京通州期末)如图甲所示,在变化的磁场中放置一个闭合电路,电路中产生了感应电流;如图乙所示,空间存在变化的磁场,其周围产生感应电场。下列说法正确的是( ) A.甲、乙两图一定能持续产生电磁波 B.图甲从上向下看,电子在回路中沿顺时针方向运 ... ...
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